民用和商業(yè)照明領(lǐng)域的進(jìn)展讓顯微鏡所用的照明技術(shù)也不斷更新。相比于普通光學(xué)顯微鏡,熒光顯微鏡對(duì)光源的要求更高。
熒光顯微鏡的主要原理是:光源的光經(jīng)過(guò)激發(fā)片的過(guò)濾,得到激發(fā)光;激發(fā)光照射到樣品上,樣品受激發(fā)而發(fā)射出熒光;二向分光鏡可以同時(shí)反射激發(fā)光,和透射熒光。
有些樣品自身可以發(fā)出熒光;更多樣品自身不能發(fā)熒光,但是經(jīng)過(guò)染色后,也可以發(fā)出熒光。只有對(duì)特定波長(zhǎng)的入射光,這些染色劑才能發(fā)出熒光。因此作為熒光顯微鏡的光源,首先需要滿足染色劑的波段要求。其次,由于熒光相對(duì)于入射光較為微弱,因此光源需要有足夠高的亮度。
常用的熒光光源有汞燈、氙燈、激光和LED。傳統(tǒng)光源具有如下特點(diǎn):
汞燈 | 優(yōu)點(diǎn) | 多個(gè)譜峰,非相干光源,價(jià)格合理,發(fā)光表面緊湊 |
汞燈 | 缺點(diǎn) | 發(fā)熱過(guò)多,壽命短,產(chǎn)生臭氧,需要激發(fā)片和發(fā)射片,難以調(diào)節(jié) |
氙燈 | 優(yōu)點(diǎn) | 寬光譜,非相干光源,價(jià)格合理,發(fā)光表面緊湊 |
氙燈 | 缺點(diǎn) | 發(fā)熱過(guò)多,壽命較短,產(chǎn)生臭氧,需要激發(fā)片和發(fā)射片,難以調(diào)節(jié) |
激光 | 優(yōu)點(diǎn) | 單色譜線,每條譜線的功率高,相對(duì)長(zhǎng)的壽命,發(fā)光表面緊湊 |
激光 | 缺點(diǎn) | 發(fā)熱過(guò)多,價(jià)格高,相關(guān)光源,需要發(fā)射片,需要高電壓,難以調(diào)節(jié) |
相比傳統(tǒng)光源,LED具有諸多優(yōu)勢(shì)。如長(zhǎng)壽命、發(fā)熱少、非相關(guān)光源、低電壓運(yùn)行。在使用上,LED光源可以即開(kāi)即關(guān),而不影響其壽命,一通電馬上就能達(dá)到全光強(qiáng),不像傳統(tǒng)光源那樣需要長(zhǎng)時(shí)間的預(yù)熱。
當(dāng)使用單色LED時(shí),激發(fā)片就不是一定需要的了,這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的熒光顯微裝置結(jié)構(gòu)可以更簡(jiǎn)單。如果樣品只有一種熒光,而且沒(méi)有自發(fā)熒光干擾,那么發(fā)射片也可以省略。
按照“海茲定律”,每經(jīng)過(guò)10 年,LED輸出流明將提升20倍,同時(shí)LED的成本價(jià)格將降1/10。在這種趨勢(shì)下,LED光源成為熒光顯微鏡的主流光源是不可避免的。